Стенд для исследования теплового инапряженного состояния поршня двига-теля внутреннего сгорания

Стенд для исследования теплового инапряженного состояния поршня двига-теля внутреннего сгорания

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Реслублик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 23.0979 (21) 2820028/25-06 (51) + с присоединением заявки М— (23) Приоритет

С О1 М 1З/ОО

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 2З0681 Бюллетень М 23

Дата опубликования описания 2 З0681 (53) УДК 621.4з:

:620.178,4 (088.8) (72) Авторы изобретения

Н.К.Рязанцев, И.tI,Âëàñåíêo, П.Я.П е ва, М.С.Буянский, A.È.Ìoðäàñîâ и A.Ï.Øå чейко

t (71) Заявитель (54). СТЕНД ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕПЛОВОГО

И НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ ПОРШНЯ ДВИГАТЕЛЯ

ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

1 2

Изобретение относится к машиностроению, в частности, к двигателестрое нию, и может быть использовано при испытании поршней .

Известны стенды для исследования теплового и напряженного состояния поршня двигателя внутреннего сгорания, содержащие охлаждаемый корпус и камеру сгорания, образованную исследуемым и рабочим поршнями, кинематически связанными с приводными валами при помощи шатунов.

При исследованиях поршня на зтом стенде атмосферный воздух всасывается в цилиндр устройства нагружения, сжимается и подается в камеру нагружения. После того, как давление и температура в камере нагружения достигнут заданного уровня, вспрыскивают топливо. В результате сгорания топлива температура и давление газов повышаются, и создаются силовые и тепловые нагрузки на исследуемый поршень. За ем расширяющиеся газы перетекают в цилиндр устройства нагружения и перемещают его поршень.

При обратном движении поршня отработавшие газы отводятся в атмосферу через окна для выпуска отработавших газов.

После этого цикл повторяется, и, таким образом, создается циклическая нагрузка на исследуемый поршень (1).

Однако, в этом стенде условия теплового и напряженного состояния поршня значительно отличаются от реальных,так как в немисследуемый поршень .закреплен неподвижно. Неподвижное закрепление поршня приводит к тому, что компрессионные кольца в поршне оказываются плотно прижатыми нижней кромкой к плоскости канавок в поршне, а рабочей поверхностью — к корпусу, и тем самым создают значительно боль15 шее уплотнение камеры нагружения, чеМ в реальном двигателе, и препятствуют проникновению горячих газов в зазор между поршнем и корпусом в направлении юбки поршня. Это иска?0 жает картину напряженного и особенно теплового состояния поршневых колец, стенок канавок в поршне и части поршня и корпуса, находящихся за кольцами. Неподвижное закрепление

2 .исследуемого поршня исключает также возможность .перекладки (перекоса): колец в канавках поршня и поршня в корпусе в пределах зазоров между ними, как это имеет место на рабочем двигателе, что также ухудшает

840683

25 возможность прохода горячих газов в направлении юбки поршня и искажает картину теплового состояния колец, поршня и корпуса, Кроме того, при неподвижном поршде ствующие на .поршень реального двигателя, особенно при переходе поршня через верхнюю и нижнюю мертвые точки.

Перечисленные недостатки известного стенда приводят к тому,.что условия работы исследуемого поршня, создаваемые на стенде, значительно отличаются от реальных условий в двигателе, а поэтому результаты исследования дают искаженную картину теплового и напряженного состояния поршня. Кроме того, на . указанном стенде невозможно исследовать динамику работй поршня и деталей поршневой группы.

Цель изобретения — повышение 20 точности исследования путем моделирования динамики перемещения исследуемого поршня.

Цель достигается тем, что приводной вал исследуемого поршня выполнен эксцентриковым, причем величина эксцентриситета составляет . (60-75)10 6D где D â€, диаметр поршня. Эксцентриковый вал кинематически связан с валом рабочего поршня.

На чертеже схематически изображен предлагаемый стенд.

В охлаждаемом корпусе 1 с окнами 2 для подачи воздуха и окнами

3 для выпуска отработанных газов помещен исследуемый поршень 4, имеющий канавки 5 и уплотнительные кольца

6, кинематически связанный с приводным валом 7 посредством шатуна 8.

Приводной вал 7 выполнен эксцентри- 40 ковым с эксцентриситетом RD=(60-75/

x106D Рабочий поршень 9, соединенный шатуном 10 с коленчатым валом 11, образует в верхней мертвой точке вместе с корпусом 1 и исследуемым поршнем 4 камеры сгорания 12, к которой подсоединено устройство

13 для подачи топлива, Эксцентриковый вал 7 исследуемого поршня 4 кинематически связан с коленчатым валом 11 для обеспечения синхронного противоположного движения поршней. При работе стенда воздух поступает через окна 2 для подачи воздуха в пространство корпуса 1

55 между поршнями 4 и 9 . Встречным перемещением к верхним мертвым точкам поршни 4 и 9 (после перекрытия поршнем 9 окон 2 и 3) сжимают воздух. В конце такта сжатия производится вспрыск топлива через устройство 13 для подачи топлива. В результате сгорания топлива температура и давление газов в камере сгорания повышается, и создаются реальные тепловые и силовые нагрузки.

Перемещая поршни 4 и 9 к нижним мертвым точкам, газы расширяются. Перемещение исследуемого поршня 4 в корпусе 1, особенно при переходе через мертвую точку, приводит к перекладкам . поршня 4 в корпусе 1 и уПлотнительных колец 6 в канавках 5 поршня 4, а значит через образуемые зазоры (на чертеже не показаны) при перекладках проходят горячие газы под давление в пространство (на чертеже не показано) за кольцами и создают там близкие к реальным тепловую и силовую нагрузки. Перемещаясь к нижней мертвой точке поршень 9 открывает сначала окна 3 для выпуска отработанных газов, а затем окна 2 для подачи воздуха, и происходит продувка камеры сгорания 12. После этого цикл работы повторяется. Таким образом повышается точность исследования, так как моделируется динамика перемещения исследуемого поршня 4.

Формула изобретения

1. Стенд для исследования теплового и напряженного состояния поршня двигателя внутреннего сгорания, содержащий охлаждаемый корпус и камеру сгорания, образованную исследуемым и рабочим поршнями, кинематически связанными с приводными валами при помощи шатунов, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности путем моделирования динамики перемещения исследуемого поршня, приводной вал исследуемого поршня выполнен эксцентриковым, причем величина экс-, центриситета составляет (60-75) 10D, где 0 — диаметр поршня.

2. Стенд по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что эксцентриковый вал кинематически связан с валом рабочего поршня.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Авторское свидетельство СССР

Р 450984, кл. G 01 М 13/00, 1974.

840б83

Составитель О.Голованов

Техред Н. Ковалева Корректор Г. Реаетник

Редактор A,Õèì÷óê

Филиал НПП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная,4

Заказ 4748/61 Тираж 907 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5.